生产ＰＣＣ的方法技术

本发明专利技术涉及在低能量强度反应器中以这样的方式制备沉淀碳酸钙（ＰＣＣ），使得ＰＣＣ产品中的固体物含量在未进行脱水步骤的情况下提高到３５％以上的方法。该方法包括并行地且在两个以上独立的反应容器中进行下列步骤：使氢氧化钙与含二氧化碳的气体接触以允许形成碳酸钙；以及向一部分所得的氢氧化钙和碳酸钙的混合物中添加氧化钙、石灰或干燥的氢氧化钙或三者中的任意组合。本发明专利技术进一步提供一种专用反应器系统以及该反应器系统在制造ＰＣＣ中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在低能量强度反应器中制造沉淀碳酸钓的方法。具体地，本专利技术提供一种方法，其中通过向碳酸化反应中添加作为常规工艺中所使用的熟石灰的替代物或补充物的生石灰或千燥的氢氧化4丐获得具有高的干物质含量的PCC。
技术介绍
在商品例如纸、牙膏、油漆和塑料的生产中，沉淀碳酸钙被广泛用作矿物颜料或填料，并且高级的PCC被用于配制药物。通过利用氧化钙(石灰)、二氧化碳和水的反应工艺生产PCC。该沉淀反应根据所用的确切反应条件能够生产出三种不同的多晶型物(方解石、霰石和球霰石)。PCC主要的商用类型是针状的霰石或具有下列形态的方解石菱形、棱柱状、胶态、针状和偏三角面体，并且通过改变工艺参数能够调节每种形态的聚集度、粒径、粒度分布和表面积。大多数商用的PCC碳酸化反应在低能量强度混合(小于10kW/m3)的反应器中进行。因此，如果要在碳酸化期间确定均匀的溶液，由此也就确定均质的产品，则需要较低粘度的熟石灰(布氏粘度小于1000,轴转速3100rpm)。因此，在碳酸化步骤中生产的大多数商用PCC的最终干燥度在12 24%固体物之间。因为如果要长距离输送填料，则需要低固体物含量的进一步后续加工(浓缩)。工业规模的填料浓度通常涉及使一些PCC颗粒或PCC团聚体破裂的高剪切或高压。PCC颗粒破裂释放出Ca(OH)2，从而提高了 PCC溶液的pH值。因为经常以8~10的pH值出售商用的PCC溶液，经常需要增加pH值稳定化步骤。对于在常规的低能量强度反应器中生产的PCC,通过碳酸化产品的机械脱水例如通过离心、滗析或过滤，有可能增加固体物以使干物质含量达到大约35%干物质。然而这将降低粒度分布的斜率，如由75%粒径分位数的物质量除以25%质量分位数的物质量所计算的斜率值的增加所显示的。由本专利技术人对全尺寸PCC产品进行的分析显示出75%/25%质量分位数之比可以从1.5提高到2.0。此外避免了二次pH值稳定化步骤。本领域中已经描述了用于PCC沉淀的几种方法，其中在涉及利用生石灰的方法中生产出具有高的干物质含量的PCC: US 6,761,869、 US 6,602,484、US 6,699,318、 US 6,475,459和WO 03/106344,所有都提供了涉及生石灰碳酸化的工艺或者结合了熟化和碳酸化步骤的工艺。然而，在每种情况下，所述工艺需要高能量强度、高压和/或使用大的气体量，使这些工艺不适于大规模且以合理的成本制造PCC。此外，这些工艺不能用于制造所有上述商业上重要的PCC形态。用于制造特定PCC形态的其它专用工艺是可获得的US 5，695，733提供了一种通过在反应期间控制传导率将团聚的偏三角面体的PCC转化为团聚的菱形PCC的方法，以及US 6,022,517描述了通过在有可溶于水的铝化合物存在的情况下使氬氧化4丐或氧化钩碳酸化来制造具有棒形或针形的针状晶体团簇的针状方解石或霰石碳酸钙的方法。虽然这些工艺可能涉及生石灰的碳酸化，但它们没有满足适用于生产所有商业上重要的PCC形态的高效并且经济的方法的需要。最后，当将生石灰用于上述方法中时， 一般建议将生石灰直接加入碳酸化反应器中。然而，在常规的低能量反应器中，将生石灰直接加入反应器中是有问题的，因为有较大流量的气体通过该反应器。该气体被水饱和并且因为石灰是吸湿性的，该气流导致石灰沉积在各个设备部件上，导致在反应器中机械部件功能异常并导致形成不均匀的产品。此外，直接添加到碳酸化反应器的石灰可能在加入点导致大的钙浓度。这可能产生籽晶且从而导致较大的成品粒径。因此，由于实用以及经济上的原因，用于在低能量强度反应器中以高固体物量制造均匀的沉淀碳酸钙的改进方法将是有利的。特别是，在能被用于制备所有商业上有关的PCC形态的碳酸化反应中设计用于提高其固体物量的原理是合乎需要的。专利技术概述因而，本专利技术的一个目的是提供用于以高固体物含量生产针状霰石以及具有下列形态的方解石的高效且成本有效的方法棱柱状、菱形、胶态以及偏三角面体的PCC。特别是，本专利技术的一个目的是提供一种解决当直接将生石灰加入碳酸化反应器中所产生的上述问题的方法。因此，已经设计了一种方法，其允许在商用的低能量强度碳酸化反应器中生产PCC，其中对最终PCC固体物量的限制是产品粘度(受C02吸入量、混合、输送量等的限制)，并且不受原料(氢氧化钙溶液)的粘度的限制。如果未添加任何物质来降低粘度(分散助剂或其它)，则能够生产出固体物量最高达至少40%的PCC。如果添加了分散剂等，则固体物量可能达到75%。因而，本专利技术的一个方面涉及一种通过氩氧化钙的碳酸化生产出沉淀碳酸4丐的方法，包括并行地且在两个以上独立的反应容器中以使在所述两个以上反应容器之间连续或者间歇循环的方式进行步骤i)和ii):i) 使氢氧化钙与含二氧化碳的气体接触以允许形成石友酸钙，以及ii) 向一部分所得的氢氧化4丐和碳酸钙的混合物中添加氧化钙、石灰或干燥的氢氧化钙或者三者的任何组合。本专利技术的另一个方面涉及一种反应器系统，包括a) 任选的进水口，b) 进气口，和c) 循环回路，包括用于添加石灰、氧化钙、干燥的氢氧化钙或者三者的任《可组合的入口，以及任选的进水口 。本专利技术的又一 个方面是提供根据专利技术的反应器系统用于生产沉淀碳酸钙的用途。附图说明图1:由欧洲碳酸钓协会的第五届特别工作会议(2004年)(the Calciumcarbonate association Europe, PCC task force meeting October 5th 2004 )的PCC工艺的概图。图2:根据本专利技术的反应器系统的示意性图，该反应器系统包括第一或主li反应容器(A)、任选的进水口 (C)、进气口 (D)以及循环回路(E),该循环回路包括用于添加氧化钧、石灰、干燥的氢氧化钙或者三者的任何组合的入口 (F)以及任选的进水口 (G)。图3:根据本专利技术的反应器系统的示意性图，该反应器系统包括第一或主反应容器(A)、第二反应容器(B)、任选的进水口 (C)、进气口 (D)以及循环回路(E)，该循环回路包括用于添加氧化钙、石灰、干燥的氢氧化钙或者三者的^f壬何组合的入口 (F)以及任选的进水口 (G)。图4:在实施例1中所制备的偏三角面体PCC的SEM图。图5:在实施例2中所制备的胶态PCC产品的SEM图。图6:在实施例3中所制备的胶态PCC产品的SEM图。图7:在实施例4中所制备的团聚的霰石PCC的SEM图。图8:在实施例5中所制备的分散的菱形PCC的SEM图。现在在下文更详细地描述本专利技术。专利技术详述定义在更详细讨论本专利技术之前，将首先定义下列术语和惯例当用于本文时，术语"氧化钙"是指100。/。CaO的物质。另一方面术语"干燥的氢氧化4丐"是指80~100%Ca(OH)2和0 20%水的物质。关于本专利技术，术语"石灰"按其常规的含义来使用，是指氧化钙、氢氧化钙、碳酸4丐以及杂质如砂子、石头、铁、氧化镁、重金属等的混合物，其中氧化钙通常超过重量含量的80%，氢氧化钙含量通常小于5%,碳酸钙通常小于10%,以及杂质通常小于10%。本专利技术的第一方面提供一种通过氢氧化钙的碳酸化来生产沉淀碳酸钙的方法，包括并行地且在两个以上独立的反应容器中以使在所述两个以上反应容器之间连续或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过氢氧化钙的碳酸化生产沉淀碳酸钙的方法，包括并行地且在两个以上独立的反应容器中以使在所述两个以上反应容器之间连续或者间歇循环的方式进行步骤ｉ）和ｉｉ）：　ｉ）使氢氧化钙与含二氧化碳的气体接触以允许形成碳酸钙，以及　ｉｉ）向一部分所 得的氢氧化钙和碳酸钙的混合物中添加氧化钙、石灰或干燥的氢氧化钙或者三者的任何组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡雷维德汉森，莫恩斯彼泽森，
申请(专利权)人：OMYA发展股份公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]